日本冷凍空調学会賞

日本冷凍空調学会賞

401

技術賞

扁平管熱交換器を搭載した
ビル用マルチエアコン室外機
Variable Refrigerant Flow（VRF）Air Conditioner using Flat-tube Heat Exchanger

1. はじめに

ビル用マルチエアコンは，ヒートポン
プ技術による高い省エネルギー性やビル管理者が多系統を一括管理できる機能性などから，ビル用空調において国内では主流となっている．ヒートポンプの基本

青山豊＊

森川雄大＊ 小永吉輝明＊ 松田拓也＊

Yutaka AOYAMA Yudai MORIKAWA Teruaki KONAGAYOSHI Takuya MATSUDA

大賀琢也＊Takuya OGA

技術自体は古いものであるが，圧縮機，熱交換器，弁類など冷媒回路の構成要素の高性能化，プ

2.2

特長

ロペラや風路構成などの空力技術，インバータを使用し2.2.1

業界トップの APF 値

負荷に応じて圧縮機を最適に駆動させる VRF（Variable

通年エネルギー効率を示す APF（Annual PerformanceRefrigerant Flow）技術においては，日本メーカーは世Factor）は，図２のとおりエネルギーの使用の合理化に界をリードしてきた．しかし，最近ではアメリカ，韓関する法律（省エネ法）で定められている 2015 年省エネ国，中国メーカーも VRF 市場に参入し，競争は世界的基準値を全機種でクリアし，業界最高（2015 年 4 月当社に激化してきており，他社を凌駕できる技術力により差調べ）の APF 値を達成した．APF は定格と中間（定格の別化する必要がある．この度，当社ではビル用マルチ約 50 ％能力）時の COP から発生時間で重み付けをされエアコンとして世界で初めて（2015 年 4 月当社調べ）熱て算出される．海外においても発生時間の少ない定格条交換器の伝熱管にアルミの扁平管を採用し，業界最高件での COP に代わって，実運用での省エネ性を表すこ（2015 年 4 月当社調べ）の APF を達成，外気 52 ℃の条とができる期間効率を重視してきている．いずれの規格件下においても冷房運転が可能な「グランマルチシリーにおいても中間負荷の効率の重みが大きく，中間負荷でズ」を世界に先駆け開発した．本稿ではその製品の特長の性能改善が省エネの世界的なトレンドとなっている．
2.2.2と導入技術について紹介する．

2. 扁平管熱交換器を採用したビル用マルチエアコン
2.1

外観，馬力構成

冷房運転可能な外気温度範囲を 52 ℃まで拡大

本シリーズでは，熱交換効率の良い扁平管熱交換器を採用することで，冷房運転時の室外機の吸込空気温度範
囲を従来シリーズの－5 ～ 43 ℃から－5 ～ 52 ℃まで拡

図１に本シリーズの外観を示す．室外機は 8 ～ 14 馬

大した．これにより，昨今の地球温暖化による外気温度力（定格冷房能力 22.4 ～ 40 kW）がモジュール化されての上昇や通風状況が悪い設置環境，設置スペースが狭くおり，それ以上の馬力は，モジュールを 2 台もしくは 3ショートサイクルにより吸込温度が上がりやすい条件に台組み合わせて 36 馬力（定格冷房能力 100 kW）まで対おいても，設置自由度を高めることができた．
2.2.3

応する．

業界トップクラスの低騒音

本シリーズでは，当社独自の冷媒分配回路（BSC回路）を導入し，圧縮機とファンの最適制御をすることで，業界トップクラスの 45 dB（A）の低騒音を達成した．
2.2.4

冷媒充てん量の削減

当社独自の冷媒分配回路（BSC 回

図１

室外機外観

図２

APF 比較

＊三菱電機㈱Mitsubishi Electric Corporation
原稿受理 2016 年 2 月 25 日

冷凍 2016 年 6 月号第 91 巻第 1064 号

017-018技術賞三菱.indd

17

17

2016/06/02

13:42:15402

日本冷凍空調学会賞

関連技術

特長

相互関連技術

技術要素
低騒音

BSC回路

高APF

冷媒充てん量の削減

扁平管熱交換器
高効率DC
ファンモータ

高外気冷房

高効率圧縮機従来の熱交換器

図４
昇圧回路

IH拘束通電高調波発生量の削減

図３

待機電力の削減

製品特長と技術要素の関連扁平管熱交換器

熱交換器比較とフィンの接触長さが増加し，フィン効率を改善できる．
（ハ）伝熱管とフィンの密着を改善
円管の場合，フィンに伝熱管を挿入してから，伝熱管を拡管することでフィンに密着させる．しかし，わずか路）を導入することで，過冷却を確保しやすくするととでも空気層が介在すれば熱抵抗となり，性能が低下すもに封入冷媒の有効利用が可能となった．その結果，φる．一方，扁平管の場合は，ロウ付け接続によりフィン

19.05 で配管長 150 m 時に約 10 ％の現地冷媒充てん量のと伝熱管を溶着させるため，熱抵抗が小さくなる．

低減が可能となった．
2.2.5

待機電力の削減

従来，圧縮機停止時の冷媒寝込み防止として，圧縮機これらの効果により，扁平管熱交換器では円管熱交換器に比べ，同容積比で約 30 ％熱交換性能を向上している．
（2）高外気冷房対応の外側に巻いたベルトヒータにより加熱していたが，本熱交換性能の高い扁平管熱交換器の採用により，室外シリーズでは，圧縮機のモータ自体を電磁誘導すること

機の吸込空気温度が高い時の冷房運転において，次の利による誘導加熱（IH）で対応している．外部から加熱す点がある．

るのでなく，直接寝込んだ冷媒を加熱することで無駄を（イ）高外気時は空気と冷媒の温度差が小さくなるが，なくし，加熱時の消費電力を最大約 50 ％削減した．

円管に比べ高い能力を発揮できるため，従来シリーズでは2.3

導入技術

次に本シリーズで導入した技術について紹介する．

43 ℃であった冷房運転時の室外機の吸込空気温度範囲の上限を，本シリーズでは 52 ℃まで向上することができた．

図３に本シリーズにおける製品特長の項目と，それを達その結果，市場での設置自由度を高めることができた．

成するための技術要素について記載する．この中で扁平（ロ）性能の低い熱交換器では，外気温度と冷媒の二管熱交換器について詳細を説明する．

相温度の差が小さいため凝縮能力が低下し，冷媒圧力が2.3.1

扁平管熱交換器

従来，熱交換器は銅の伝熱管（円管）にアルミのフィ過度に上昇し異常停止に至るが，扁平管熱交換器では，冷媒圧力の過度の上昇を抑えることができ，高外気でもンを密着させたものであった．本シリーズでは，図４の安定した運転が可能である．

とおり熱交換器の伝熱管にアルミの扁平管をビル用マル（3）塩害耐力性アップ

チエアコンとして世界で初めて採用した．

伝熱管やヘッダ等がアルミとなるオールアルミ熱交換（1）性能改善器における腐食耐力は，長期の使用を考えた場合，心配伝熱管に扁平管を採用することで性能が改善する理由な点である．しかし，本シリーズの熱交換器では，表面は，主に次の 3 点があげられる．に亜鉛の犠牲層を設けることで，腐食の優先順位付けを（イ）管内の冷媒から伝熱管への伝熱面積の拡大し，伝熱管の芯材を保護している．これにより，防食性扁平管の内部は，円管のような一体でなく，内柱には標準仕様であっても従来シリーズの耐重塩害仕様と同よって区分け（細管化）されている．細管化により，1 断面における冷媒と管内面との接触長さは約 2 倍となる．
これにより，管内の伝熱面積を拡大できる．
（ロ）フィン効率の改善

等の優れた耐食性を有した熱交換器としている．

3. おわりに世界で初めて熱交換器の伝熱管に扁平管を採用したビ

1 断面あたりの扁平管の外周長さは，円管に比べて約

ル用マルチエアコンについて，製品特長および導入技術30％増加する．さらに，風の進行方向から見たときの投影の一部を紹介した．激化する市場競争の中で，扁平管の面積は扁平化により円管より小さくなっており，円管と同ような日本メーカーの強みである技術力を活かした製品

じ通風抵抗で設計した場合，伝熱管を円管に対して 30 ％を出すことで，高い省エネ性を実現し，ビル用マルチエ高密度に配置することが可能となる．これにより，伝熱管アコンを通じた地球環境の改善に貢献していきたい．

18

冷凍 2016 年 6 月号第 91 巻第 1064 号

017-018技術賞三菱.indd

18

2016/06/02

13:42:16